数控机床的组成教材

1、 数控机床组成(z chn)教材共二十六页机床操作面板输入/输出设备PLC装置CNC数控装置测量装置进给伺服单元主轴伺服单元主轴驱动装置进给驱动装置机床本体电气控制装置辅助装置CNC系统共二十六页机床操作面板输入/输出设备PLC装置CNC数控装置测量装置进给伺服单元主轴伺服单元主轴驱动装置进给驱动装置机床本体电气控制装置辅助装置CNC系统共二十六页输入输出装置(zhungzh)1、操作面板它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具组成：按钮站/状态灯/按键(n jin)阵列/显示器。下图为西门子的一款数控系统的操作面板，共二十六页2、控制介质 人与数控机床之间建立某种联系的中间媒介物就是控制介质

2、，又称为信息载体。常用的控制价质有穿孔带、穿孔卡、磁盘和磁带。3、人机交互设备 数控机床在加工运行时，通常都需要操作人员对数控系统进行状态干预，对输入的加工程序进行编辑、修改和调试，对数控机床运行状态进行显示等，也就是数控机床要具有人机联系的功能。具有人机联系功能的设备统称人机交互设备。 常用的人机交互设备有键盘、显示器、光电阅读机等。4、通讯 现代的数控系统除采用输入输出设备进行信息交换外，一般都具有用通讯方式进行信息交换的能力(nngl)。它们是实现CAD/CAM的集成、FMS和CIMS的基本技术。采用的方式有：串行通讯（RS-232等串口）自动控制专用接口和规范（DNC方式，MAP协议等

3、）网络技术（internet，LAN等）。DNC是Direct Numerical Control或Distributed Numerical Control英文一词的缩写，意为直接数字控制或分布数字控制。输入输出装置(zhungzh)共二十六页计算机数控（CNC）装置(zhungzh) 数控装置是数控机床的中枢。CNC装置(CNC单元)组成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及(yj)相应的控制软件。共二十六页计算机数控（CNC）装置(zhungzh)作用： 根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行

4、部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统(xtng)有条不紊地进行工作的。CNC装置是CNC系统的核心共二十六页进给伺服驱动(q dn)系统 进给伺服驱动系统由伺服控制电路、功率放大电路和伺服电动机组成。伺服驱动的作用，是把来自(li z)数控装置的位置控制移动指令转变成机床工作部件的运动，使工作台按规定轨迹移动或精确定位，加工出符合图样要求的工件，即把数控装置送来的微弱指令信号，放大成能驱动伺动电动机的大功率信号。 常用的伺服电动机有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。根据接收指令的不同，伺服驱动有脉冲式和模拟式， 模

5、拟式伺服驱动方式按驱动电动机的电源种类，可分为直流伺服驱动和交流伺服驱动。 步进电动机采用脉冲驱动方式， 交、直流伺服电动机采用模拟式驱动方式。共二十六页机床(jchung)电气控制机床电气控制包括两个方面，可如图所示箭头所指的内容。PLC（可编程的逻辑控制器）用于完成与逻辑运算有关顺序动作(dngzu)的I/O控制，而机床I/O电路和装置则是用来 实现I/O控制的执行部件，由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路；共二十六页 测量(cling)装置下图所示是显示了数控机床中的反馈系统的工作，反馈系统的作用是通过测量装置将机床移动的实际位置(wi zhi)、速度参数检测出来，转换成电

6、信号，并反馈到CNC装置中，使CNC能随时判断机床的实际位置、速度是否与指令一致，并发出相应指令，纠正所产生的误差。 共二十六页机床(jchung)本体 数控机床的机械部件包括：主运动部件，进给运动执行部件，如工作台、拖板及其传动部件，床身、立柱等支承(zh chn)部件；此外，还有冷却、润滑、转位和夹紧等辅助装置。 对于加工中心类的数控机床，还有存放刀具的刀库，交换刀具的机械手等部件。 数控机床是高精度和高生产率的自动化加工机床，与普通机床相比，应具有更好的抗振性和刚度，要求相对运动面的摩擦因数要小，进给传动部分之间的间隙要小。所以其设计要求比通用机床更严格，加工制造要求精密，并采用加强刚性

7、、减小热变形、提高精度的设计措施。 辅助控制装置包括刀库的转位换刀、液压泵、冷却泵等控制接口电路。共二十六页数控机床(sh kn j chun)的分类共二十六页一、按工艺(gngy)用途分类1、金属切削类数控机床 这类机床和传统的通用机床品种一样，有数控车床，数控铣床、数控钻床、数控磨床(mchung)、数控镗床以及加工中心等。加工中心是一种带有自动换刀装置（刀库和自动交换刀具的机械手）能进行铣削、钻削、镗削加工的复合型数控机床。特别是箱体类零件，在加工中心上一次定位装卡后，即能在多个侧面上完成铣削、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝等工作，所以在生产上应用越来越多，加工中心还分为车削中心、磨削中心

8、等。而且还出现了在加工中心上增加交换工作台，以及采用主轴或工作台进行立、卧转换的五面体加工中心等。共二十六页一、按工艺(gngy)用途分类2. 金属成型类及特种加工类数控机床 这是指金属切削(qixio)类以外的数控机床，如数控弯管机，数控线切割机床，数控电火花成形机床，数控激光切割机床，数控冲床、数控火焰切割机，数控三坐标测量机等。共二十六页二、按数控系统特征(tzhng)分类1、点位控制系统 点位控制系统是指数控系统只控制刀具或机床工作台，从一点淮确地移动到另一点，而点与点之间运动的轨迹不需要严格控制的系统。为了减少移动部件的运动与定位时间，一般先以快速移动到终点附近位置，然后以低速准确移

9、动到终点定位位置，以保证(bozhng)良好的定位精度。移动过程中刀具不进行切削。使用这类控制系统的主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床等。下图是点位控制加工示意图。共二十六页1、点位控制系统(kn zh x tn)共二十六页2、点位直线(zhxin)控制系统 点位直线(zhxin)控制系统是指数控系统不仅控制刀具或工作台从一个点准确地移动到下一个点，而且保证在两点之间的运动轨迹是一条直线(zhxin)的控制系统。刀具移动过程可以进行切削。应用这类控制系统的有数控车床、数控钻床和数控铣床等。下图是直线(zhxin)控制切削加工示意图。共二十六页3、轮廓(lnku)控制系统 轮廓控制系统也称连

10、续切削控制系统，是指数控系统能够(nnggu)对两个或两个以上的坐标轴同时进行严格连续控制的系统。它不仅能控制移动部件从一个点淮确地移动到另一个点，而且还能控制整个加工过程每一点的速度与位移量，将零件加工成一定的轮廓形状。应用这类控制系统的有数控铣床、数控车床、数控齿轮加工机床和加工中心等。下图是轮廓控制加工示意图。共二十六页三、按控制方式(fngsh)分类1、开环控制数控机床 开环控制系统的特征是系统中没有检测反馈装置，指令信息单方向传送，并且(bngqi)指令发出后，不再反馈回来，故称开环控制。 受步进电动机的步距精度和工作频率以及传动机构的传动精度影响，开环系统的速度和精度都较低。但由于

11、开环控制结构简单，调试方便，容易维修，成本较低，仍被广泛应用于经济型数控机床上。典型的开环数控系统如下图所示。共二十六页三、按控制(kngzh)方式分类2、 半闭环控制数控机床 半闭环控制(kngzh)系统框图如下图所示。 半闭环控制(kngzh)数控机床不是直接检测工作台的位移量，而是采用转角位移检测元件，测出伺服电动机或丝杠的转角，推算出工作台的实际位移量，反馈到计算机中进行位置比较，用比较的差值进行控制(kngzh)。由于反馈环内没有包含工作台，故称半闭环控制(kngzh)。 半闭环控制精度较闭环控制差，但稳定性好，成本较低，调试维修也较容易，兼顾了开环控制和闭环控制两者的特点，因此应用

12、比较普通。共二十六页三、按控制(kngzh)方式分类3、 闭环控制数控机床 闭环控制系统框图如下图所示。闭环控制系统的特点是，利用安装在工作台上的检测元件将工作台实际位移量反馈到计算机中，与所要求的位置指令进行比较，用比较的差值进行控制，直到差值消除为止。可见，闭环控制系统可以消除机械传动部件的各种误差(wch)和工件加工过程中产生的干扰的影响，从而使加工精度大大提高。速度检测元件的作用是将伺服电动机的实际转速变换成电信号送到速度控制电路中，进行反馈校正，保证电动机转速保持恒定不变。常用速度检测元件是测速电动机。共二十六页3、 闭环控制数控机床(sh kn j chun) 闭环控制的特点是加工

13、精度高，移动速度快。这类数控机床采用直流伺服电动机或交流伺服电动机作为驱动(q dn)元件，电动机的控制电路比较复杂，检测元件价格昂贵。因而调试和维修比较复杂，成本高。共二十六页四、按功能水平(shupng)分类 通常把数控机床分为高、中、低档(ddng)（亦称经济型）三类。这种分法目前并无确切的定义，但可以给人们一个较清晰的一般“水平”的概念，数控机床水平的高低主要指它们的主要技术参数，功能指标和关键部件的功能水平等内涵。诸如下面一些：共二十六页 1. 中央处理单元（CPU） 低档数控一般采用8位CPU；而中档、高档数控已经由16位CPU，发展到32位或64位CPU，并用具有精简指令集的（R

14、ISC）CPU。2.分辨率和进给速度 低档数控分辨率为10m，进给速度为8-15m/min；中档数控的分辨率为1m，进给速度为15-24m/min；高档数控的分辨率为0.1m或更小，进给速度为24-100m/min，或更高。3.多轴联动功能 低档数控机床多为2-3轴联动；中、高档数控机床则都是3-5轴联动，或更多。4.显示功能 低档数控一般只有简单的数码显示或简单的CRT字符显示；中档数控有较齐全的CRT显示：不仅有字符、而且还有图形、人机对话、自诊断等功能显示；高档数控还有三维动态图形显示。5.通讯功能 低档数控无通讯功能；中档数控有RS232或DNC（直接数控，也称群控）等接口。高档数控有 MAP（制造自动化协议）等高性能通讯接口，且具有联网功能。 此外，伺服系统是直流伺服，还是交流伺服？是交流模拟伺服，还是交流数字伺服？以及可编程控制器的功能，也是衡量数控档次的标准。 经济型数控是相对于标准数控而言，在不同时期，不同国家含义是不一样(yyng)的，根据实际机床的使用要求，经济型数控是标准型数控进行了合理地简化，从而降低了成本。为区别于经济型数控，把功能比较齐全的标准型数控系统称为全功能数控系统。 共二十六页共二十六页内容摘要数控机床组成教材。它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具组成：按钮站/状态灯/按键阵列/显示器。具有人机联系功能的设备统称人机交互设备。DNC是Dir